[发明专利]一种土壤近地表水流流速测定系统及方法

说明书

本发明属于近地表水流测速技术领域，公开了一种土壤近地表水流流速测定系统及方法，所述土壤近地表水流流速测定系统设置有：透明有机玻璃槽底部均匀间隔安装六根通水管道；透明有机玻璃槽右端开设排水通道；通水管道通过供水管连接恒定蠕动泵；恒定蠕动泵连接弹性输送软管。本发明为土壤近地表水流流速测定装置，通过该装置可以测定近地表水流的流速，进而补充在此研究领域的空白，为水土流失预测和预报模型、定量评价水土流失和水土保持效益提供更加精确的数据，从而减少水土流失给人类生产和生活带来的严重影响。

技术领域

本发明属于近地表水流测速技术领域，尤其涉及一种土壤近地表水流流速测定系统及方法。

背景技术

目前国内尚没有一种广泛使用的测量近地表水流流速的实验仪器，国内外的众多研究机构更多的是关注如何测定地表径流的流量及流速。然而近地表水流对于农田土壤侵蚀过程和地表径流形成有很大影响。众多实验表明土壤坡面径流来自于地表径流和近地表水流两个方面，近地表水流在土壤侵蚀中起到了相当重要的触发作用，远远高于片蚀、沟蚀等坡面侵蚀形式。近地表水流流速是所有土壤侵蚀过程模型的必要参数，如果近地表水流流速不能准确的获得，即使侵蚀总量预测是准确的，也将造成侵蚀过程的错误预测。因此探求一种新的可以有效测量近地表水流流速的方法或仪器就显得尤为重要。

综上所述，现在的技术存在的问题是：国内没有测量近地表水流流速的实验仪器，无法准确测量近地表水流流速。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种土壤近地表水流流速测定系统及方法。

本发明是这样实现的，一种土壤近地表水流流速测定方法，所述土壤近地表水流流速测定方法包括以下步骤：

步骤一：将试验槽放置移动式液压升降车之上，坡度范围为0-30°，坡度调节步长为5°；

步骤二：试验土槽全长3m，每1m设置1个近地表水流供水单元，共布设3个供水单元；

步骤三：蠕动泵泵管一端分别插入3根供水管中模拟水流分层运动，泵管另一端分别插入相应颜色的供水容器中；

步骤四：利用照相机每十分钟拍照，记录每一层水流经过时间段内通过的相应距离计算孔隙水流流速，同时测定不同颜色水层的厚度计算达西流速；

步骤五：计算水流流速和达西流速。

进一步，所述步骤二具体包括：在碎石层和黏土层之上装填供土样，并在碎石与土样之间用孔隙大小均匀的纱布隔离，在每一段碎石层前端均插入供水管；将土均匀的填放于水槽内，填土高度为30cm；填土完毕后，利用移动式液压升降车将试验槽升至不同坡度，经坡度测定系统测定读数后；打开试验槽下部放水口，静置试验槽直至无明显出水时用标准环刀在坡面上、中、下三个部位分别采样，在试验室中采用烘干法测定沙样含水率、容重，采用干土测量法测定土样的比重，计算得到土样的孔隙率的基础数据。

进一步，所述步骤五计算达西流速公式为：

UD＝AQ/(WH)

其中，UD代表达西流速，cm s-1；Q代表水流给定流量，L h-1；W代表试验槽宽度，cm；H代表水层厚度，cm；A代表单位转换系数。

进一步，所述步骤五计算土层孔隙水流流速公式为：

VM＝S/dt；

其中，VM代表沙层孔隙水流流速，cm h-1；S代表水流流过的距离，cm；dt代表流过S距离的时间，h。

本发明的另一目的在于提供一种所述土壤近地表水流流速测定系统设置有：

透明有机玻璃槽；

供水蠕动泵通过供水管连接注水管的一端，所述注水管贴合在所述透明有机玻璃槽的内壁上；